可伸縮式自旋進儲罐罐壁缺陷檢測及定位裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于中小型儲罐缺陷檢測的可伸縮式自旋進儲罐罐壁缺陷檢測及定位裝置，它利用超聲波陣列探頭檢測缺陷同時確定缺陷在罐壁的具體位置，適用于石化機械領域。
【背景技術】
[0002]隨著石化行業的迅猛發展，油氣集輸的高效與安全也越來越受到人們的重視。其中，儲罐在油氣集輸中有很重要的地位，工藝的不斷發展和工業的需要使得儲罐的容積變得越來越大，儲罐的安全也越發引人關注。泄漏可以說是儲罐最致命的安全危害，油氣泄漏可導致環境污染、人員中毒甚至死亡。所以防泄漏于未然對于石化行業的安全生產是至關重要的一環。儲罐幾乎在室外，雨水、空氣和內部腐蝕性液體的侵蝕容易使儲罐產生孔洞、凹陷、裂縫等缺陷。目前行業內的儲罐缺陷檢測大多是人員身穿防化服、手持放射性儀器進罐進行檢測，這樣不僅檢測效率底下，而且對檢測人員的健康也有很大的危害。隨著石化行業的發展和社會對工人健康的重視，自動化機器代替人工進行儲罐缺陷檢測勢在必行。
[0003]國內外對罐壁缺陷檢測進行了詳盡的研究，中國石化集團管道儲運公司研制的儲罐壁板對接焊縫進X射線檢測爬行器，X射線機在罐壁上作水平及垂直運動，缺點是只能實現對罐壁上指定焊縫的缺陷進行檢測，同時X射線對人體帶來的危害也不容小視；英國SilverWing公司生產的超聲波B掃描自動爬行壁厚檢測系統，利用超聲干耦合技術對罐壁進行線掃描，缺點是檢測速度只有25mm/s，數據受罐壁表面條件影響較大;地下儲油罐缺陷漏磁檢測裝置(中國專利:201310698431.5)利用了漏磁檢測法，缺點是不能實現缺陷定位，而且漏磁檢測周期較長。
【發明內容】
[0004]本發明目的是:為了克服現有技術的不足，檢測及定位儲罐罐壁缺陷，確定罐壁缺陷在儲罐的具體位置，為儲罐的維護提供準確的數據，特提供一種可伸縮式自旋進儲罐罐壁缺陷檢測及定位裝置。
[0005]本發明裝置利用了超聲波脈沖反射法原理，通過橫向旋合套筒、徑向下壓套筒螺紋旋合使三組伸縮連桿機構打開，并可控張開角度；以螺桿徑向旋合往復運動帶動三組陣列排布的超聲波探測器旋轉下降并掃描儲罐罐壁，達到檢測目的。
[0006]為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案:
[0007]可伸縮式自旋進儲罐罐壁缺陷檢測及定位裝置是由三角平臺、驅動電機、螺旋往復系統、徑向下壓系統、伸縮連桿系統、超聲波陣列探頭和信號分析裝置組成，其特征在于:主體由可疊加的螺桿、三組伸縮連桿及三角平臺組成，三角平臺3下方用圓柱銷22連接，三根固定鉸支架4安裝在儲罐罐口，三角平臺3上放置信號分析裝置23，三角平臺自帶套筒24裝在螺桿旋轉箱2內，螺桿旋轉箱2內設置有三組鍵26，三角平臺3上方一側安裝驅動電機25;驅動電機25轉軸安裝電機齒輪27-1、并間接連接螺桿旋轉箱齒輪27-2，螺桿旋轉箱齒輪27-2下方安有螺桿旋轉箱2;螺桿往復系統是由5—10根可拆裝、其規格相同的螺桿I與一根直徑與螺桿I相同的長軸7組成，螺桿I上設置有三條鍵槽30，三條鍵槽與螺桿旋轉箱2內的三條均勻排布的鍵26配合;徑向下壓系統是由橫向旋合套筒5、徑向下壓套筒6和長軸7及彈簧8組成，橫向旋合套筒5的套筒內螺紋21與徑向下壓套筒6的徑向下壓套筒外螺紋20呈旋合狀態，徑向下壓套筒6套在長軸7外，橫向旋合套筒5卡在長軸7頂端，徑向下壓系統與彈簧8配合調節伸縮桿打開的角度;伸縮連桿系統是由三組伸縮連桿組成，每組伸縮連桿由三根上圓柱銷19固定在徑向下壓套筒6的端蓋，由三根下圓柱銷13固定在長軸7的端蓋，每一組由四節連桿六、8、(:、0(15、16、17、18)組成，連桿與連桿之間分別用圓柱銷4、8、(:、0(9、10、11、12)連接固定，其末端安裝有超聲波陣列探頭14;超聲波陣列探頭14共有256個探頭陣元32，探頭陣元32排列成圓環形狀，超聲波陣列探頭14的掃描半徑大于螺桿外螺紋31的螺距，可實現無死角掃描;信號分析裝置23安裝在三角平臺3上，信號分析裝置23包括信號調理電路33、信號采集電路34、DSP控制器35、存儲器36和顯示器37，信號采集電路34包括AD轉換器和FIFO存儲器，超聲波陣列探頭14用信號線與信號調理電路33連接，再用信號線與信號采集電路34，DSP控制器35、存儲器36和顯示器37連接，進行A/D轉化與數據緩存處理。
[0008]儲罐罐壁缺陷檢測及定位裝置，其特征是:螺桿I頂端設置有細螺柱外螺紋28，底部凹槽設有內螺孔螺紋29，用螺紋配合使兩根螺桿互相連接，細螺柱外螺紋28大徑與內螺孔螺紋29底徑相等，每兩個螺桿I旋合形成新螺桿，增加檢測高度。
[0009]可伸縮式自旋進儲罐罐壁缺陷檢測及定位裝置，其定位方法:通過三角平臺的固定鉸支架將裝置固定于儲罐罐口，驅動電機帶動齒輪旋轉，徑向下壓裝置將伸縮桿打開，伸縮桿自動向下旋轉，固定于伸縮桿末端的超聲波陣列探頭14逐步掃描儲罐內壁，再將掃描信號送入信號分析裝置23，信號分析裝置23按以下步驟進行缺陷信號的分析與定位:
[0010](I)超聲波陣列探頭14將掃描信號輸送至信號調理電路33進行濾波、放大等預處理；
[0011](2)信號采集電路34對預處理后的三組波形信號進行A/D轉化和數據緩存，并將處理后的數據送至DSP控制器35;
[0012](3)當伸縮桿已伸開到所要求的角度范圍內，DSP控制器35初始化3個探頭的坐標，經以下關系:驅動電機帶動電機齒輪27-1旋轉，驅動電機齒輪轉速乘以螺桿選裝箱齒輪和驅動電機齒輪的傳動比得到螺桿旋轉箱轉速，螺桿I與螺桿旋轉箱齒輪27-2由于鍵槽配合，使螺桿I與螺桿旋轉箱齒輪27-2的轉速一致;螺桿I是單線螺紋，螺桿每旋轉360度，探頭相應旋轉360度，同時螺桿和探頭下降的距離為一個螺距，已知驅動電機轉速，則任一時刻探頭起始位置的高度減去累計到該時刻已經下降的總螺距，可得該探頭的垂直坐標;螺桿旋轉周期為T，將罐壁內部均分為360度，三個探頭初始相位分別為O度、120度、240度，則任意時間探頭所在相位為螺桿轉速乘以時間的值加上初始相位，微處理器運算后得出任意時刻每個探頭的坐標信息，并存儲于存儲器內。
[0013](4)當特征波形出現時，微處理器會記錄當前時刻相應探頭的坐標信息，并在顯示器37上進行顯示，從而達到定位目的。同時存儲器36將會存儲所有波形信息和缺陷坐標信息，方便檢測后查閱數據。
[0014]本發明的有益效果是:(I)本裝置利用螺桿螺旋往復的原理，使探測距離和探測位置準確可量化，通過控制連桿的張開角度，實現探測器的伸開和收縮，可適應不同尺寸的中小型儲罐的缺陷檢測和定位，采用超聲波脈沖反射法，特別適合對罐壁表面的斑點、凹坑、劃痕、缺損等缺陷進行檢測，提高了檢測的適應性、安全性和穩定性；⑵本發明檢測方便且易于操作控制，大大的提高了檢測安全性，降低了檢測成本，提高了檢測精確度和準確度，檢測方便且易于操作控制。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明儲罐罐壁缺陷檢測及定位裝置的裝配剖面結構示意圖。
[0016]圖2是本發明儲罐罐壁缺陷檢測及定位裝置的仰視示意圖。
[0017]圖3是本裝置的超聲波陣列探頭14的探頭陣元32的排列示意圖。
[0018]圖4是本裝置的徑向下壓系統的剖面結構示意圖。
[0019]圖5是本裝置的信號分析處理示意圖。
[0020]圖中:1、螺桿，2、螺桿旋轉箱，3、三角平臺，4、固定鉸支架，5、橫向旋合套筒，6、徑向下壓套筒，7、長軸，8、彈簧，9、圓柱銷A，10、圓柱銷B，11、圓柱銷C，12、圓柱銷D，13、下圓柱銷，14、超聲波陣列探頭，15、連桿A，16、連桿B，17、連桿C，18、連桿D，19、上圓柱銷，20、徑向下壓套筒外螺紋，21、套筒內螺紋，22、圓柱銷，23、信號分析裝置，24、三角平臺自帶套筒，25、驅動電機，26、鍵，27-1、電機齒輪